接近宇宙边缘是什么感觉？(3)

图片来源：NASA、ESA、P. VAN DOKKUM（耶鲁大学）、S. Patel（莱顿大学）和 3-D-HST 团队
但是，随着我们越来越远——越走越早——这种逐渐变化的画面开始突然改变。当我们回顾目前距离190亿光年的距离时，对应于自热大爆炸以来仅经过~30亿年的时间，我们看到宇宙的恒星形成达到了最大值：大约是今天新恒星形成速度的20-30倍。此时，很大一部分超大质量黑洞处于活动状态，由于周围物质的消耗，它们会释放出大量的粒子和辐射。
在过去的~110亿年左右的时间里，宇宙的演化一直在放缓。当然，引力继续使结构坍塌，但暗能量开始对抗它，在60多亿年前主导了宇宙的膨胀。新恒星继续形成，但恒星形成的高峰在我们遥远的过去。超大质量黑洞继续增长，但较早地闪耀着最亮的光芒，其中今天比这些早期阶段更暗淡和不活跃。

费米-LAT合作重建了宇宙的恒星形成历史，与文献中其他地方的替代方法的其他数据点进行了比较。我们在许多不同的测量方法中得出了一组一致的结果，费米贡献代表了迄今为止这一历史中最准确，最全面的结果。
图片来源：Fermi-LAT合作&M. Ajello等人，科学，2018
随着我们越来越远的距离，越来越接近热大爆炸开始所定义的“边缘”，我们开始看到更显着的变化。当我们回顾190亿光年的距离时，这相当于宇宙只有30亿年的历史，恒星形成处于顶峰，宇宙可能是0.3-0.5%的重元素。
但当我们靠近270亿光年时，宇宙只有10亿年的历史。恒星的形成要小得多，因为新恒星的形成速度大约是它们后来的巅峰时期的四分之一。由重元素组成的正常物质的百分比急剧下降:在10亿年的时候下降到0.1%，在大约5亿年的时候下降到0.01%。岩石行星，在早期的环境中是不可能存在的。
不仅宇宙微波背景明显更热——它本来是红外线而不是微波波长——而且宇宙中的每个星系都应该是年轻的，充满了年轻的恒星;在早期可能没有椭圆星系。